2013년 인간공학기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

①: 제조업자가 해당 제조물을 공급하지 아니하였다는 사실
②: 제조물을 공급한 때의 과학·기술 수준으로는 결함의 존재를 발견할 수 없었다는 사실(개발위험의 항변)
③: 결함이 공급 당시의 법령이 정하는 기준을 준수함으로써 발생하였다는 사실
④: 원재료·부품의 경우 이를 사용한 제조물 제조업자의 설계 또는 제작에 관한 지시로 인하여 결함이 발생하였다는 사실

[해설]

제조물책임법 제4조 면책사유다. 제조업자가 스스로 입증해야 면책된다는 점(입증책임의 전환)이 핵심이다.

②를 개발위험의 항변이라 하며, 제조물을 공급한 뒤 결함을 알았거나 알 수 있었음에도 피해 방지 조치를 하지 않았다면 ②~④의 면책은 인정되지 않는다.

①: OWAS 평가항목 — 허리, 팔, 다리, 하중(취급 중량물)
②: RULA 평가 신체 부위
・A그룹: 상완(위팔), 전완(아래팔), 손목, 손목 비틀림
・B그룹: 목, 몸통, 다리

[해설]

OWAS는 전신 자세 평가 기법으로, 허리·팔·다리의 자세와 취급 하중을 코드로 기록해 조치수준 4단계로 판정한다. 관찰이 빠른 대신 손목 등 상지 세부 자세는 보지 못한다.

RULA는 상지 중심 평가 기법으로, A그룹(상완·전완·손목·손목 비틀림)과 B그룹(목·몸통·다리) 점수를 각각 낸 뒤 근육 사용·힘 점수를 더해 최종 점수와 조치수준을 산출한다.

①: 정상작업영역 - 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨린 채 전완만으로 편하게 뻗어 파악할 수 있는 구역(34~45cm)
②: 최대작업영역 - 상완과 전완을 모두 곧게 펴서 파악할 수 있는 구역(55~65cm)
③: 파악한계 - 앉은 작업자가 특정 수작업 기능을 편히 수행할 수 있는 공간의 외곽한계

[해설]

수평면 작업영역은 팔을 뻗는 정도로 나뉜다. 전완(아래팔)만 움직여 닿는 범위가 정상작업영역, 상완까지 모두 곧게 펴야 닿는 범위가 최대작업영역이다.

자주 쓰는 공구·부품은 정상작업영역(34~45cm) 안에 배치하는 것이 원칙이며, 최대작업영역(55~65cm) 밖은 상체를 굽혀야 하므로 피한다.

파악한계는 앉은 자세에서 손이 닿아 실제 작업을 수행할 수 있는 공간의 바깥 경계로, 최대작업영역보다 넓은 개념이다.

①: 수행도 평가 — 관측 대상 작업자의 작업 페이스를 정상(표준) 페이스와 비교하여 보정하는 과정(레이팅, 평준화, 정상화)
②: 수행도 평가 방법 — 속도평가법, 웨스팅하우스 시스템(웨스팅하우스법), 객관적 평가법, 합성평가법

[해설]

시간연구로 얻은 관측시간은 작업자의 숙련도·의욕에 따라 달라지므로, 정상 페이스 기준으로 보정해야 표준시간의 기초가 되는 정미시간을 얻을 수 있다.

· 속도평가법: 작업속도 한 가지만 정상속도와 비교
· 웨스팅하우스 시스템: 숙련도·노력도·작업조건·작업일관성 4요소로 평가
· 객관적 평가법: 속도평가 후 작업 난이도 조정계수를 추가
· 합성평가법: PTS법의 기준시간과 비교해 레이팅계수를 산출

정미시간 = 관측시간 × 레이팅(수행도)계수.

[해설]

임의로 하나를 선택할 때의 정보량은 발생 가능한 대안(경우의 수) N에 대한 log₂로 계산되며, 알파벳 A~Z는 26개의 등확률 대안이므로 이를 그대로 대입하면 된다.

$H = \log_2 N$은 정보이론의 기본 공식으로, $H = \log_2 26 = 4.70$ bit가 도출된다.

등확률 사건이 아닌 경우에는 각 대안의 발생확률을 가중한 평균정보량(엔트로피) 공식을 써야 한다는 점과 구분해서 이해해야 한다.

[해설]

소음관리대책은 소음원 자체를 줄이는 방법 → 전파경로 차단 → 수음자(작업자) 보호의 순서로 접근하는 것이 원칙이며, 문제에서 요구한 5가지 이상을 이 흐름에 맞춰 서술하면 된다.

• 소음원의 제거·통제·격리처럼 발생원 자체를 줄이는 방법
• 차폐장치·흡음재료·음향처리제 등 전파경로를 차단하는 방법
• 방음 보호구 착용, 작업 배치 조정, 노출시간 단축 등 수음자 측 대책

발생원 대책이 가장 근본적이고 우선순위가 높으며, 보호구 착용은 공학적 대책이 불가능할 때의 최후 수단이라는 위계를 이해하고 있으면 서술 순서를 정하기 쉽다.

①: phon(음량수준) — 1,000Hz 순음의 음압수준(dB)을 기준으로 나타낸 음량 수준
②: sone(음량) — 음의 상대적·주관적 크기를 나타내는 양으로, 40phon(1,000Hz·40dB)을 1sone으로 정의
③: 1,000Hz·40dB → 40 phon, $2^{\frac{40-40}{10}} = 1$ → 1 sone
④: 1,000Hz·80dB → 80 phon, $\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}} = 2^{\frac{80-40}{10}} = 2^4 = 16$ → 16 sone
⑤: 따라서 80dB 음은 40dB 음보다 주관적으로 16배 크게 들린다

[해설]

1,000Hz 순음에서는 음압수준(dB) 값이 곧 phon 값이 되므로 40dB → 40phon, 80dB → 80phon이다.

sone은 40phon을 1sone으로 두고 phon이 10 올라갈 때마다 주관적 크기가 2배가 되도록 정의한 척도다. 그래서 $\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}}$이며, phon이 40 증가하면 $2^4 = 16$배가 된다.

[해설]

Murell 공식은 작업 중 실제 소비된 에너지가 권장 수준을 초과한 만큼을 휴식으로 상쇄하도록 설계된 것으로, 분모의 $E-1.5$는 휴식 중에도 소비되는 기초대사(1.5kcal/min)를 제외한 순수 회복 여력을 의미한다.

$R = T \times \dfrac{E-S}{E-1.5}$에 총 작업시간 T=60분, 작업 시 소비량 E=5, 권장 평균 소비량 S=4를 대입하면 된다.

$R = 60 \times \dfrac{5-4}{5-1.5} = 17.14$분으로, 분자의 E−S(초과 소비량)와 분모의 E−1.5(회복 가능 여력)를 바꿔 대입하지 않도록 주의해야 한다.

정상조명 하 71cm(0.71m) 거리에서 권장 눈금 간격은 1.3mm이므로 거리에 비례식을 적용한다.
$710 : 1.3 = 5000 : x$ (또는 $0.71 : 1.3 = 5 : x$)
$x = \dfrac{1.3 \times 5000}{710} = \dfrac{1.3 \times 5}{0.71} = 9.15$ → 9.15 mm

[해설]

정량적 표시장치의 눈금 설계 권장값은 정상조명에서 관측거리 71cm일 때 눈금 간격 1.3mm(저조도에서는 1.8mm)이다.

권장 간격은 관측거리에 비례하므로 거리가 5m로 늘어나면 $1.3 \times \dfrac{5}{0.71}$ 로 환산한다.

따라서 5m 거리에서는 눈금 간격이 최소 9.15mm는 되어야 1분 단위 눈금을 판독할 수 있다.

휴리스틱 평가법(Heuristic Evaluation)

[해설]

Nielsen이 제시한 사용성 원칙(휴리스틱)을 기준으로 3~5명의 전문가가 각자 제품을 점검한 뒤 결과를 종합하는 전문가 기반 평가법이다.

실제 사용자를 모집하지 않아 빠르고 비용이 적게 들지만, 평가자의 전문성에 결과가 좌우된다.

①: 휴먼에러 확률(HEP) $= \dfrac{\text{누락된 불량 수}}{\text{전체 기회 수}} = \dfrac{100-10}{1{,}000} = 0.09$ → 0.09
②: 인간 신뢰도(R) $= 1 - \text{HEP} = 1 - 0.09 = 0.91$ → 0.91

[해설]

휴먼에러 확률(HEP)은 인간이 오류를 범할 확률로, 실제 발생한 오류 수를 오류가 발생할 수 있는 전체 기회 수로 나눈 값이다.

실제 불량 100개 중 10개만 걸러냈으므로 놓친 불량 90개가 검사자의 에러이고, 검사 기회는 제품 1,000개다.

인간 신뢰도는 오류를 범하지 않을 확률이므로 R = 1 - HEP = 0.91이 된다.

[해설]

이 문항은 다중활동분석(작업자-기계 동시작업)에서 기계의 유휴가 발생하지 않는 이론적 기계 대수를 구하는 것으로, 한 사이클의 총 소요시간과 작업자가 그 사이클에 관여하는 시간의 비율로 계산한다.

공식 $N = \dfrac{a+t}{a+b}$에서 a는 작업자와 기계가 동시에 일하는 시간, b는 작업자 혼자 하는 독립 활동시간, t는 기계가 혼자 가동되는 시간이므로, 분자 $a+t$는 기계 한 대의 1사이클 시간, 분모 $a+b$는 기계 한 대당 작업자가 붙어 있어야 하는 시간이다.

$N = \dfrac{0.12+1.6}{0.12+0.54} = 2.6$대가 되며, 이는 작업자 1명이 유휴 없이 감당할 수 있는 상한을 뜻한다. 실제 대수는 정수여야 하므로 이 값을 넘기면 작업자가 병목이 되어 기계 대기가 생기고, 밑돌면 작업자 유휴가 생기므로 두 손실 비용을 견주어 결정한다는 점까지 이해해 두면 좋다.

①: 유해요인 조사 및 작업평가(근골격계질환 발생 우려 여부 확인)
②: 예방·관리 정책 수립
③: 교육·훈련 실시
④: 초기(초진) 증상자 및 유해요인 관리(통제)
⑤: 의학적 관리(조치)
⑥: 작업환경 등 개선활동
⑦: 프로그램 평가

[해설]

흐름도는 조사 → 정책 수립 → 교육·훈련 → 증상자 및 유해요인 관리 → 의학적 관리 → 작업환경 개선 → 평가의 순환 구조다. 평가 결과는 다시 정책과 개선활동으로 되먹임된다.

5가지만 요구하면 유해요인 조사, 교육·훈련, 유해요인 관리(통제), 의학적 관리(조치), 작업환경 등 개선활동을 쓰면 된다.

① 평균치
남성 $= 420 - (19 \times 1.282) = 395.64$ → 395.64mm
여성 $= 390 - (20 \times 1.282) = 364.36$ → 364.36mm

② 조절 범위
여성 5%ile $= 364.36 - (20 \times 1.645) = 331.46$ mm
남성 95%ile $= 395.64 + (19 \times 1.645) = 426.90$ mm
→ 331.46 ~ 426.90mm

[해설]

정규분포에서 $X\%ile = \text{평균} + Z \times \sigma$ 이므로, 주어진 90%ile 값에서 $Z_{0.90} \times \sigma$ 를 빼면 평균치를 역산할 수 있다.

조절식 설계는 하한(여성 5%ile)부터 상한(남성 95%ile)까지 포괄하도록 범위를 잡아 사용자의 90%를 수용한다.

[해설]

이 문항은 영상표시단말기(VDT) 취급근로자 작업관리지침에서 정하는 작업대·의자·화면 배치의 권장 수치를 채우는 것으로, 답안의 각 수치는 근골격계 부담을 줄이기 위한 인간공학적 기준값이다.

키보드 두께(3cm 이하)와 팔꿈치 내각(90° 이상)·무릎 내각(90° 전후)은 손목·팔·다리의 자연스러운 자세를 유지하기 위한 기준이고, 작업대 높이(65cm 전후)와 의자 높이(35~45cm)는 체형에 맞춰 조정 가능해야 한다는 원칙을 담고 있다.

화면과 눈의 거리(40cm 이상)는 시야각·조절 피로를 줄이기 위한 최소 기준으로, 각 빈칸의 수치를 서로 바꿔 쓰지 않도록(예: 의자 높이와 작업대 높이 혼동) 주의해야 한다.

[해설]

C/R비는 조종장치의 이동량(회전량)을 표시장치의 이동량으로 나눈 값이므로, 같은 표시장치 이동거리에서 조종장치를 적게 움직이는 A가 C/R비가 작고 많이 움직이는 B가 C/R비가 크다.

C/R비가 작을수록 작은 조작으로도 지시가 크게 움직여 민감해지므로 A는 민감하고 B는 둔감하며, 민감한 조종장치는 미세조정에 시간이 걸려 조종시간은 길고 목표 지점까지 손을 옮기는 이동시간은 짧다.

반대로 C/R비가 큰 B는 정밀한 미세조정이 쉬워 조종시간은 짧지만, 조종장치 자체를 크게 움직여야 하므로 이동시간은 길어진다.

[해설]

무릎을 구부린 자세로 장시간 용접하는 작업은 자세·접촉·반복동작·노출시간이라는 네 가지 유해요인이 복합적으로 작용하므로, 각 요인에 맞는 대책을 개별적으로 제시해야 한다.

• 부자연스러운 자세는 높낮이 조절 가능한 작업대로 자세 자체를 개선한다.
• 무릎의 접촉 스트레스는 무릎 보호대 같은 개인보호구로 국소 압력을 줄인다.
• 손목·어깨의 반복 스트레스는 자동화 설비 도입으로 반복 동작 자체를 줄인다.
• 장시간 노출은 환기·작업 교대·휴식시간 부여로 노출량을 관리한다.

각 대책은 해당 유해요인의 원인(자세·접촉·반복·시간)에 직접 대응해야 하며, 서로 다른 요인의 대책을 뒤바꿔 쓰면 채점에서 감점될 수 있다.